Reaktorkatastrophe von Fukushima Es bleibt die radioaktive Brühe

Drei Monate sind seit dem Beginn der Reaktorkatastrophe in Fukushima vergangen, die Arbeiten auf der havarierten Anlage gehen mit Hochdruck weiter. Mittlerweile geben ein fast 400 Seiten langer Bericht der japanischen Atomaufsichtsbehörde und Auskünfte der Betreiberfirma Antworten auf viele bisher offene Fragen. Die Angaben erlauben es, den Hergang der Katastrophe zu rekonstruieren. Dabei wird immer deutlicher, dass wesentlich mehr Strahlung ausgetreten ist, als man anfangs vermutete - und dass die meiste Radioaktivität nach wie vor im Keller der Anlage lauert.

Wann kam es tatsächlich zur Kernschmelze?

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Noch Wochen nach dem Unglück wurde darüber diskutiert, ob in den drei betroffenen Reaktoren eine Kernschmelze stattgefunden hat. Mittlerweile hat sich nicht nur herausgestellt, dass die Brennstäbe in den Reaktoren 1 bis 3 vermutlich zu großen Teilen geschmolzen sind. Sondern auch, dass es zumindest in Block 1 schon wenige Stunden nach dem Erdbeben dazu kam – während Medien weltweit noch vornehmlich über den Tsunami berichteten.

Laut dem Bericht der japanischen Atomaufsichtsbehörde Nisa beschädigte der Tsunami am 11. März neben den Notstromgeneratoren, welche die primären Kühlpumpen bei einem Stromausfall antreiben, auch die Seewasserpumpen, mit denen Hitze aus den Reaktoren ins Meer abgeleitet werden kann. Ohne Pumpkühlung eskalierte die Lage am schnellsten in Block 1: Bereits vier Stunden nach dem Tsunami waren die Brennstäbe im Reaktorkern nicht mehr mit Kühlwasser bedeckt. Kurz darauf hatten die Brennelemente, die auch nach Abschaltung des Reaktors weiter große Mengen an Wärme produzieren, eine Temperatur von 2850 Grad Celsius erreicht, woraufhin sie vermutlich vollständig schmolzen und auf den Boden des Druckbehälters tropften. Um ein Bersten des Reaktorkessels zu verhindern, ließen die Techniker Luft aus Kessel – in dem Dampf befand sich jedoch Wasserstoffgas, das sich unter dem Dach des Reaktorgebäudes sammelte und das schließlich zur Explosion in Block 1 führte.

Warum explodierten die Blöcke 2 und 3 erst Tage später?

Die Blöcke 2 und 3 waren im Gegensatz zu dem älteren Reaktor 1 mit einem fortschrittlicheren Notfallkühlsystem ausgestattet, dessen Pumpen und Ventile durch dampfgetriebene Turbinen mit Strom versorgt werden. Das System fiel im Gegensatz zu allen anderen nicht sofort aus und so konnte der Kühlwasserpegel einige Zeit konstant gehalten werden. In Block 3 eskalierte die Lage daher erst eineinhalb, in Block 2 drei Tage nach dem Erdbeben. Dann aber sank auch dort der Wasserpegel, zumal die Reaktorkerne unter zu hohem Druck standen, um von außen mit den bis dahin herangeschafften Feuerwehrpumpen Wasser hinein pumpen zu können. Sechs Stunden blieben sowohl Block 2 als auch Block 3 ohne Kühlung – genug Zeit, dass auch hier die Brennstäbe schmelzen und auf den Boden des Reaktorgefäßes tropfen konnten.

Auch aus den Reaktorkesseln der Blöcke 2 und 3 wurde Dampf entlassen. Im Gebäude des zweiten Reaktors sammelte sich das Knallgas wegen einer defekten Ableitung allerdings in der ringförmigen Kondensationskammer unter dem Reaktordruckbehälter, so dass die dortige Explosion den Sicherheitsbehälter beschädigen konnte. Dass schließlich auch noch Block 4 explodierte, der eigentlich außer Betrieb war, lag nach Einschätzung der Nisa vermutlich an Knallgas aus Block 3, das über Leitungen ins Nachbargebäude gelangen konnte.

Wie stark sind die Reaktorhüllen beschädigt?

Eine Kernschmelze führt noch nicht automatisch zum Super-GAU, denn die Brennstäbe werden von einem robusten Reaktordruckbehälter sowie einem zusätzlichen Sicherheitsbehälter von der Umwelt abgeschirmt. Beim Reaktorunglück im amerikanischen Kernkraftwerk Three-Mile-Island im Jahre 1979 etwa schmolzen große Teile des Brennmaterials und tropften auf den Boden des Reaktordruckbehälters. Allerdings konnte damals schnell genug ausreichend Kühlwasser in den Reaktor gepumpt werden, so dass die Schmelze erstarrte, ehe sie sich ins Freie fressen konnte. In Fukushima hingegen hält es die Nisa für wahrscheinlich, dass Teile der Kernschmelze aus dem Reaktordruckbehälter entwichen sind und jetzt auf dem Boden des Sicherheitsbehälters liegen. Womöglich hat hier eine Konstruktionsbesonderheit des in Fukushima verwendeten Reaktortyps das Versagen der Reaktordruckbehälter begünstigt: In Siedewasserreaktoren werden die Brennstäbe sowie Messleitungen von unten in den Reaktordruckbehälter eingeführt, so dass sich dort viele Schweißnähte befinden. In Druckwasserreaktoren – dem konkurrierenden Modell für Kernreaktoren, das auch in Three-Mile-Island zum Einsatz kam – befindet sich diese Schwachstelle im oberen Teil der Druckkammer.

Auch die Sicherheitsbehälter weisen aller Voraussicht nach Löcher auf, wobei die Schäden in Folge der Explosion in der Kondensationskammer am größten sein dürften. In Reaktor 2 und 3 ist es laut dem Nisa-Bericht außerdem möglich, dass nicht die gesamte Schmelze von Wasser bedeckt ist, sondern teilweise lediglich von Wasserdampf gekühlt wird. Ob ein Teil der Schmelze sich auch aus dem Sicherheitsbehälter herausfressen konnte, ist dagegen weiterhin unklar.

Bisher beruhen die Einschätzungen vor allem auf Computersimulationen. Wie es wirklich im Inneren der Reaktorkerne aussieht, wird erst klar sein, wenn man einen Blick hinein wirft. Bis das möglich ist, wird noch viel Zeit vergehen, wie in Three-Mile-Island, wo eine Sonde erst nach drei Jahren in den Reaktorkern schauen konnte. In Fukushima könnte noch mehr Zeit vergehen: Momentan zeigen im Internet ersichtliche Messwerte aus dem Reaktordruckbehälter von Block 2 noch Strahlenwerte von 25 000 Millisievert pro Stunde an – ein Mensch würde dort keine Minute überleben.

Wie viel Radioaktivität wurde bisher freigesetzt?

Nach Berechnungen der Nisa soll die an die Luft gelangte Radioaktivität knapp 200 Billiarden Becquerel betragen – das entspricht einem Zehntel der in Tschernobyl freigesetzten Menge. Den Löwenanteil machen bei beiden Reaktorunfällen mit radioaktiven Edelgasen sowie mit Iod-131 jene Spaltprodukte aus, die innerhalb eines Monats komplett zerfallen sind. Bedenklicher ist Cäsium-137, das eine Halbwertszeit von dreißig Jahren hat. Aus dem Bericht der Nisa geht hervor, dass die freigesetzte Cäsium-Menge doppelt so hoch ist wie anfänglich vermutet. Die neuen Werte entsprechen 18 Prozent des in Tschernobyl in die Luft geblasenen Cäsium-137.

Anders sieht die Situation aus, wenn man das radioaktive Kühlwasser mit berücksichtigt. Denn davon lagern nach Angaben des Betreibers Tepco etwa 100 Millionen Liter in den Kellern und Schächten der Anlage. Dessen durch radioaktives Jod und Cäsium bedingte Radioaktivität soll mit 720 Billiarden Becquerel das knapp Vierfache der in die Luft gelangten Radioaktivität betragen. Es ist allerdings anzunehmen, dass sich im Kühlwasser auch große Mengen nichtflüchtiger radioaktiver Spaltprodukte befinden. Wenn man diese hinzurechnen würde, läge der Aktivitätswert des aus den Reaktorkernen entwichenen Materials vermutlich deutlich über dem jetzt berechneten und womöglich auch über dem von Tschernobyl. Noch kann es den Hilfskräften allerdings gelingen, die radioaktive Brühe in Tanks zu pumpen und sie dort zu dekontaminieren. Denn bisher ist nur ein verhältnismäßig kleiner Anteil des verstrahlten Kühlwassers ins Meer gelangt.

Zum einen hat Tepco laut eigener Auskunft Anfang April zehn Millionen Liter leicht belastetes Wasser ins Meer geleitet, wobei jedoch vergleichsweise wenig Radioaktivität frei wurde. Deutlich mehr strahlendes Material gelangte zur gleichen Zeit in Folge eines zwanzig Zentimeter großen Lecks in einem Schacht in der Nähe von Block 2 in den Pazifik. Die Nisa schätzt, dass so fünf Billiarden Becquerel ins Meer gelangten – 30 000 mal soviel wie durch das absichtlich abgelassene Wasser. Simulationen der Nisa ergaben jedoch, dass sich die Radioaktivität im Pazifik schnell verteilt hat und nirgendwo Konzentrationen auftreten, welche die bestehenden Grenzwerte überschreiten. Dem widersprechen allerdings Messungen von Greenpeace-Mitarbeitern, die im Mai stark kontaminierte Algen vor der Ostküste Japans aus dem Meer fischten.

Ist die Lage mittlerweile unter Kontrolle?

Den Technikern vor Ort ist es nach wie vor nicht gelungen, die fest installierten Pumpen im Inneren der Reaktorgebäude wieder in Betrieb zu nehmen. Stattdessen kommen weiterhin externe Pumpen zum Einsatz, mit denen Süßwasser in die Reaktoren befördert wird. Damit scheint es aber zu gelingen, die Reaktorkerne konstant auf einer Temperatur von 100 bis 130 Grad Celsius zu halten.

Auch in die Lagerbecken für abgebrannte Brennelemente, die genauso wie die Brennstäbe in den Reaktorkernen durchbrennen können, wird weiterhin von außen Wasser gepumpt. Immerhin: Beim Lagerbecken des Block 2 hat Tepco vergangene Woche erstmals wieder einen permanenten Kühlkreislauf installiert.

Außerdem ist die Anlage seit Ende März wieder ans Stromnetz angeschlossen. Allerdings machen den Einsatzkräften gelegentlich auftretende Kurzschlüsse zu schaffen. Damit sich dabei keine weitere Wasserstoffgasexplosion wie in den ersten Tagen nach dem Erdbeben ereignen kann, leiten die Arbeiter große Mengen Stickstoffgas in die Reaktorgebäude. Auch ein spezielles Bindemittel wird auf dem Gelände versprüht, um zu verhindern, dass radioaktive Partikel durch die Luft fliegen.

Derweil hat Tepco in den vergangenen Monaten verstärkt ferngesteuerte Roboter und Bagger eingesetzt, um radioaktiv verseuchte Trümmer vom Gelände zu entfernen und Strahlungsmessungen durchzuführen. Die Messungen ergeben, dass die menschlichen Arbeiter auf der Anlange nach wie vor hohen Strahlendosen ausgesetzt sind. In wenigen Metern Abstand von Reaktor 3 wurden Anfang Juni noch bis zu fünfzig Millisievert pro Stunde gemessen – hier dürften sich Arbeiter nach deutschen Strahlenschutzbestimmungen einmalig nur 25 Minuten aufhalten, ehe sie die in einem Jahr zulässige Höchstdosis abbekommen haben. Über weite Teile der Anlage sind die Strahlenwerte aber hundertmal kleiner.

Wie geht es weiter?

Nach Einschätzung der Bundesanstalt für Anlagen- und Reaktorsicherheit wird es noch mindestens bis Ende des Jahres dauern, bis permanente Kühlkreisläufe installiert sind und die Anlage damit unter Kontrolle ist. Bis dahin sei die Lage stabil, könne aber nach wie vor kippen, etwa wenn ein weiteres schweres Erdbeben die Arbeiten an den Reaktoren beeinträchtigt. Auch eine abermalige Wasserstoffexplosion kann jederzeit den bisherigen Fortschritt zunichte machen. Eine der größten Herausforderungen dürfte darin bestehen, die Lecks in den Sicherheitsbehältern zu flicken, insbesondere in Block 2, wo die größten Schäden vermutet werden.

Aber selbst wenn die Reaktoren angemessen gekühlt werden können, sind die Arbeiten in Fukushima noch längst nicht zu Ende. Fachleute nehmen an, dass es Jahrzehnte dauern wird, bis das radioaktive Material entsorgt ist. In den kommenden Monaten und Jahren dürfte vor allem das Abpumpen und Dekontaminieren des radioaktiven Wassers aus den Kellern die Einsatzkräfte beschäftigen.

Langfristig wird nach Einschätzung von Fachleuten eine Konstruktion zum Einschluss der Reaktorruinen gebraucht werden, ähnlich dem 250 Meter langen und 100 Meter hohen „Sarkophag“, der gerade für den ausgebrannten Reaktor in Tschernobyl errichtet wird. In Fukushima wäre der Konstruktionsaufwand allerdings deutlich höher – schließlich müssen hier gleich drei oder vier Blöcke von der Umwelt abgeschirmt werden.